Le domaine de la microélectronique se trouve à un tournant avec les limites actuelles de la technologie de lithographie. Pour répondre aux besoins d’une industrie en constante évolution, une nouvelle collaboration de recherche, dirigée par le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), a été mise en place. L’objectif est d’explorer les futures étapes de la lithographie à ultraviolets extrêmes (EUV), une technologie qui pourrait redéfinir la manière dont les semi-conducteurs sont fabriqués.
Le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a pris la tête d’une collaboration de recherche visant à approfondir la compréhension de la lithographie à ultraviolets extrêmes (EUV). Ce partenariat, intégré au centre Extreme Lithography & Materials Innovation Center (ELMIC), bénéficie d’un financement fédéral de 179 millions de dollars par le département de l’Énergie des États-Unis. L’ELMIC, l’un des centres de recherche en sciences des microélectroniques, se consacre à l’avancement des connaissances fondamentales nécessaires à l’intégration de nouveaux matériaux et procédés dans les systèmes microélectroniques futurs.
Le projet spécifique du LLNL, d’une durée de quatre ans et d’un budget de 12 millions de dollars, se concentre sur l’expansion des sciences fondamentales liées à la génération d’EUV et aux sources de particules basées sur le plasma. D’autres recherches au sein de l’ELMIC exploreront des domaines clés tels que la nanofabrication basée sur le plasma, les systèmes de matériaux 2D et les mémoires à grande échelle.
Le laser BAT : une technologie pionnière
Les recherches du LLNL s’appuient sur leur système de pilotage, le Big Aperture Thulium (BAT) laser, une conception novatrice de laser de classe petawatt utilisant du fluorure de lithium yttrié dopé au thulium comme milieu amplificateur. Ce laser est conçu pour délivrer des impulsions ultra-courtes à une puissance moyenne de centaines de kilowatts.
Lors des premières publications sur les résultats du BAT en 2023, le LLNL a annoncé que leur dispositif avait délivré «plus de 25 fois les énergies d’impulsion les plus élevées rapportées par toute architecture de laser fonctionnant près de la longueur d’onde de 2 microns dans le monde».
Vers des puces plus petites et plus efficaces
La longueur d’onde centrale particulière du fluorure de lithium yttrié dopé au thulium, qui opère autour de 2 microns, présente des avantages potentiels par rapport aux lasers intenses fonctionnant à moins de 1 micron ou à 10 microns. Cette capacité a attiré l’attention des développeurs commerciaux comme Trumpf pour des applications allant du traitement des calculs rénaux au soudage des plastiques.
« Dans le contexte de la lithographie, cette technologie pourrait conduire à des plateformes au-delà de l’EUV capables de produire des puces plus petites, plus puissantes et plus rapides à fabriquer tout en consommant moins d’électricité, » a commenté le LLNL.
«Nous avons réalisé des simulations de plasma théoriques et des démonstrations de faisabilité du laser au cours des cinq dernières années qui posent les fondements de ce projet,» a ajouté Brendan Reagan, physicien laser au LLNL. «Nos recherches ont déjà eu un impact significatif sur la communauté de la lithographie EUV, nous sommes donc enthousiastes à l’idée de franchir cette nouvelle étape.»
Les chercheurs prévoient d’associer leur laser BAT de haute cadence avec des technologies générant des sources de lumière EUV à l’aide d’impulsions ultracourtes sub-picosecondes, des impulsions nanosecondes modulées, et des rayons X de haute énergie.
«Ce projet établira le premier laser de haute puissance et de haute cadence d’environ 2 microns au LLNL,» a conclu Jackson Williams du LLNL. « Les capacités permises par le laser BAT auront également un impact significatif sur les domaines de la physique à haute densité d’énergie et de l’énergie de fusion inertielle. »
Légende illustration : De gauche à droite : Drew Willard, Brendan Reagan et Issa Tamer travaillent sur le système laser BAT (Big Aperture Thulium). Crédit : Jason Laurea/LLNL.
Source : LLNL
